化工原理课程设计（二）说明书。
乙醇—水系统浮阀精馏塔设计。
学生姓名：学校：
专业班级：101
学号：10412041
指导老师：时间：2013.07.06
化工原理课程设计任务书。
学生姓名：王亮学号：10412041
设计题目：板式精馏塔设计。
一、乙醇—水系统精馏塔设计。
试按塔底条件，设计用乙醇—水溶液的常压浮阀精馏塔。原料为含乙醇30%（质量分率，下同）的液体，处理量为6000kg/h，要求馏出液含乙醇94%，馏出液中乙醇的**率为98%，可取回流比5，进料温度20℃，总板效率0.6，塔板数计算方法选择逐板计算法（用软件编程）。
目录。第一章前言 4
1.1化工原理课程设计的目的及要求 4
1.2塔设备简介 4
1.3设计方案简介 5
第二章设计内容 5
2.1设计方案的确定和论证 5
2.1.1塔型的选择 5
2.1.2板型的选择 6
2.1.3回流比的选择 6
2.1.4压力的选择 7
2.1.5加热剂的选择 7
2.1.6冷却剂的选择 7
2.1.7进料状态的选择 8
2.1.8工艺流程说明 8
2.2精馏塔的工艺计算 9
2.2.1物料衡算 9
2.2.2塔板数的计算 11
2.2.3塔径的计算 12
2.2.4塔高的计算 14
2.3塔板结构设计 15
2.3.1溢流形式，降液管及溢流堰尺寸的确定 15
2.3.2浮阀个数的计算及排列 16
2.4塔板流动性能校核 17
2.4.1塔板流动性能的校核 17
2.4.2塔板负荷性能图 19
2.5辅助设备的设计 22
2.5.1辅助设备的计算 22
2.5.2主要接管尺寸的确定 23
2.6设计计算结果汇总表 24
第三章设计自我评述 25
3.1设计结果评述 25
3.2个人体会 25
主要符号说明 26
附录 28附录1 乙醇—水相平衡t-x-y图 28
附录2 浮阀塔工艺条件图 28
附录3 乙醇—水工艺流程图 30
课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关课程的基础知识去解决某一任务的一次训练。通过这一训练，学生掌握化工单元过程及设备设计的基本程序和方法，熟练查阅和正确使用技术资料，能够在独立分析和解决实际问题的能力方面有较大提高，增强工程观念和实践能力。为此，学生应在进行课程设计的实践过程中，以实事求是的科学态度严谨，认真的工作作风完成设计方案简介、主要设备的工艺设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图、工艺条件图等内容。
精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置，其工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。
化工生产常需进行液体混合物的分离已达到提纯或**有用组分的目的，精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
精馏塔按传质元件区别可分为两大类，即板式精馏塔和填料精馏塔。为保证精馏过程能稳定，高效地操作，适宜的塔型及合理的设计是十分关键的。为使精馏塔具有优良的性能以满足生产的需要，通常考虑以下几方面因素。
（1）生产能力大：即单位塔截面可通过较大的气、液相流量，不会产生液泛等不正常流动。
（2）效率高：气、液两相在塔内流动时能保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或较大的传质速率。
（3）流动阻力小：流体通过塔设备的阻力小，可以节能、降低操作费用。在减压操作时，易于达到所要求的真空度。
（4）有一定的操作弹性：当气、液相流量有一定波动时，两相均能维持正常的流动，且不会使效率产生较大的变化。
（5）结构简单，造价低，安装检修方便。
（6）能满足物系某些工艺，如腐蚀性、热敏性、起泡性等特殊要求。
本次设计是乙醇—水系统的精馏，要想把乙醇含量为30%的溶液提升到高纯度，需用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多次分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。因此可使混合液得到几乎完全的分离。
设计选用的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。
设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。辅助设备的选型、工艺流程图、主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，调试出塔的工艺流程，生产操作条件及物性参数。
以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
板式塔具有压力降大，空塔气速小，塔效率稳定，液气比适应范围大，持液量大，安装维修较易，造价低，重量轻等特点。
填料塔具有压力降小，空塔气速大，持液量较小，安装维修较难，造价高，重量重等特点。
一般来说，对于物系无特殊工艺特性要求，且生产能力不是过小的精馏操作，宜采用板式塔。所以本设计塔型选择板式塔。
1）筛孔塔板：通常简称筛板。塔板的气相通道是在塔板上冲压出的许许多多均匀分布的小孔。
塔板工作时，气体通过筛孔分散穿过塔板上的液相层，在液相层内气液相充分接触进行传热传质。这种塔板的突出优点是结构简单，造价低，塔板阻力小。若设计合理并操作得当，能很好满足生产过程的弹性要求，而且塔板效率较高，目前已经发展为常用塔板之一。
2）泡罩塔板：是工业上应用最早的塔板，其结构特征是塔板上的气体通道由升气管和泡罩组成。工作时，塔板上的液层高度高于泡罩下端缝隙的高度，形成液封，气体经过升气管穿过塔板，在泡罩的顶端回转并沿泡罩底端的缝隙均匀地进入塔板上的液相层，进行两相传质。
泡罩塔板不易堵塞，对物料的适应性强，历史上应用广泛。但泡罩塔板的结构复杂，制造成本高，塔板阻力大，近年来已逐渐被其他型式的塔板所取代，其应用已逐渐减少。
3）浮阀塔板：结构特点是在塔板上开出一些较大的孔，称为阀孔。在阀孔上安装可上下浮动的阀片称为浮阀。
浮阀的开度可根据气体通过阀孔的气速自动调节。操作时，气体通过阀孔上升，在阀片的阻挡作用下气流转向，经过阀片与塔板之间的间隙沿水平方向进入液体层，在液体层内实现气液相间的传质过程。这种塔板操作弹性大，生产能力大，塔板效率高。
浮阀塔板的主要缺点是浮阀长期使用后，由于频繁活动而易脱落或被卡住，操作失常。为避免腐蚀或浮阀与阀孔被粘住，浮阀和塔板一般均采用不锈钢材料。
由于浮阀塔板性能优越，具有显著的优点，所以本设计选用浮阀塔板。
由2.2.1物料衡算可得最小回流比rmin=1.
78。因为工程设计一般取实际回流比r=(1.2—2.
0) rmin，所以实际回流比r的范围为2.14—3.56。
对于难分离的物系，宜选用较大的回流比。因此，本次设计选用的回流比r=5。
精馏操作可以在常压、加压或减压下进行，操作压力的大小应根据经济上的合理性和物料的性质来决定。如果待分离混合物为气相，只有在较高的压力下或很低的温度下才能液化，若采用蒸馏的方法进行分离，应提高其操作压力，以保证精馏过程的实现。如果该塔再沸器要采用其他精馏塔塔顶排出的蒸汽作为热源，而该塔塔釜温度稍高，则也可以通过降低该塔操作压力的方法满足传热的要求。
常压精馏最为简单和经济。若物料性质无特殊要求，应尽可能在常压下操作。
化工原理课程设计
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